JP4862492B2 - 熱交換器および温水装置 - Google Patents

Description

本発明は、コイル状の水管を利用し、燃焼ガスから熱回収を行う熱交換器、およびこれを備えた温水装置に関する。

本出願人は、熱交換器の具体例として、特許文献１に記載されたものを先に提案している。この従来のものは、缶体と、この缶体内に配された複数のコイル状管体部を有する水管とを備えている。前記複数のコイル状管体部は、いずれも複数のループ部が螺旋状に繋がってそれらの間に隙間が形成されたものであるが、それらの直径は相違しており、略同心の重ね巻き状に設けられている。また、前記複数のコイル状管体部の内方領域は、仕切部材によって第１および第２の領域に仕切られており、このことによって前記複数のコイル状管体部は、それら第１および第２の領域を囲む第１および第２の熱交換部に区分されている。また、前記複数のコイル状管体部の外周囲には、前記缶体の周壁部によって囲まれた燃焼ガス通路が形成されている。

このような構成の熱交換器において、前記第１の領域に燃焼ガスが供給されると、この燃焼ガスは、前記複数のコイル状管体部のうち、第１の熱交換部の複数の隙間を通過してその外方の燃焼ガス通路に進行する。次いで、前記燃焼ガスは、前記燃焼ガス通路から第２の熱交換部の複数の隙間を通過して前記第２の領域に進行する。このような過程において、前記第１の熱交換部によって燃焼ガスから顕熱を回収するとともに、前記第２の熱交換部によって潜熱を回収することができる。したがって、燃焼ガスからの熱回収量を多くし、熱交換効率を高めることが可能である。

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、熱交換効率をさらに高める上で未だ改善の余地があった。

すなわち、前記第２の熱交換部において潜熱回収がなされると、燃焼ガス中の水蒸気が凝縮し、この第２の熱交換部の管体表面には多くのドレイン（凝縮水）が発生する。このようなドレインが管体表面に付着したままとなって、管体表面がドレインによって覆われていると、管体と燃焼ガスとの直接接触が妨げられることとなり、熱交換効率の低下を招く。このような不具合を回避するには、第２の熱交換部の管体表面からドレインを円滑に排除することが望まれる。ところが、前記従来技術においては、複数のコイル状管体部のそれぞれの隙間の幅は略均一に揃えられており、それらの隙間の幅はいずれも小さくされている。これでは、各コイル状管体部の複数のループ部間からドレインを円滑に排除し難く、前記不具合を適切に回避することが難しい。また、前記複数のループ部間にドレインがブリッジして水膜が張り、このことによって各隙間が塞がれて燃焼ガス流路が狭められて排気抵抗が増加する不具合を生じる虞もある。

さらに、前記従来技術においては、第２の熱交換部と同様に、第１の熱交換部についても、複数の隙間は各所略同一に揃えられた構成とされている。その一方、複数の隙間のそれぞれの周囲長（ループ部が直径ｄの中空円形状である場合、そのループ部間の隙間の周囲長はπｄ）は一定ではなく、外周寄りの隙間ほどその周囲長は長い。このため、複数のコイル状管体部のそれぞれの隙間の開口面積は、最内周のコイル状管体部から最外周のコイル状管体部へと進むにしたがって徐々に大きくなっている。ところが、このような構成によれば、燃焼ガスが第１の熱交換部の最内周の隙間から最外周の隙間に向けて進むにしたがって燃焼ガスの流速が遅くなり、熱伝達率が小さくなる。前記従来技術においては、この点においても改善すべき余地があった。

特開２００５−３２１１７０号公報

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、潜熱回収に伴うドレインの発生に起因して熱交換効率が低下するといった不具合を適切に抑制し、高い熱交換効率を得ることが可能な熱交換器、およびこれを備えた温水装置を提供することをその課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面により提供される熱交換器は、周壁部を有する缶体と、この缶体の軸長方向に複数の隙間を介して並ぶ複数のループ部をそれぞれ有する複数のコイル状管体部を備え、かつこれら複数のコイル状管体部が略同心の重ね巻き状とされて前記缶体内に配されていることにより、それらの複数の隙間および複数のループ部は、前記軸長方向と交差する方向にも並んだ構成とされている熱交換用の水管と、前記複数のコイル状管体部の最外周部分と前記缶体の周壁部との間に形成された燃焼ガス通路と、前記複数のコイル状管体部の内方の空間領域を前記軸長方向において第１および第２の領域に仕切り、かつ前記複数のコイル状管体部を前記第１および第２の領域をそれぞれ囲んだ第１および第２の熱交換部に区分する仕切部材と、を具備しており、前記第１の領域に燃焼ガスが供給されたときには、その後この燃焼ガスが前記第１の熱交換部の複数の隙間を内周寄り部分から外周寄り部分に向けて通過して前記燃焼ガス通路に進行する過程において前記燃焼ガスから顕熱回収が可能であるとともに、前記燃焼ガス通路から前記第２の熱交換部の複数の隙間を外周寄り部分から内周寄り部分に向けて通過して前記第２の領域に進行する過程において前記燃焼ガスから潜熱回収が可能とされている、熱交換器であって、前記第１および第２の熱交換部のそれぞれの最内周寄りに位置する複数の隙間は、それらの外周囲に位置する他の複数の隙間よりも前記軸長方向の幅が大きくされ、前記第１の熱交換部の複数の隙間を通過する燃焼ガスの流速低下が抑制される一方、前記第２の熱交換部において潜熱回収に伴って発生したドレインの排除が促進可能な構成とされていることを特徴としている。

このような構成によれば、次に述べるような効果が得られる。

第１の熱交換部については、最も周囲長が短い最内周寄りに位置する複数の隙間の幅が他の隙間の幅よりも大きくされているために、最内周寄りに位置する複数の隙間の開口面積が、他の複数の隙間と比較して極端に小さくならないようにすることができる。一方、燃焼ガスは、第１の熱交換部の複数の隙間をその最内周寄り部分から最外周寄り部分に向けて進行する。したがって、燃焼ガスが進むほど隙間の開口面積が極端に増大していくことはなくなり、その流速が大きく低下することが回避される。その結果、流速低下に起因して第１の熱交換部における熱回収量が低下する不具合が適切に抑制される。

また、第２の熱交換部においても最内周寄りに位置する複数の隙間の幅が大きくされているが、この第２の熱交換部に対する燃焼ガスの流れ方向は、第１の熱交換部とは反対である。したがって、第２の熱交換部においては、燃焼ガスの進行方向の最下流に位置する隙間の幅が最も大きくなっている。このため、この第２の熱交換部において、燃焼ガスから潜熱回収を行い、これに伴ってドレインが発生した場合には、燃焼ガスの流れを利用してこのドレインを第２の熱交換部の内方に向けて排除し易くなる。とくに、燃焼ガスが第２の熱交換部の複数の隙間を進行していく場合、この燃焼ガスは内周寄り部分に向けて進行するに連れて熱回収がなされてその温度が徐々に低下していき、最内周寄りの隙間を通過する際にドレインを最も多く生じ易くなる。本発明においては、そのようにドレインを最も多く生じ易い部分の隙間を大きくしているために、多量のドレインの排出がより促進されることとなる。このようなことから、第２の熱交換部の管体表面の広い領域がドレインによって覆われたままとなって熱交換効率が低下する不具合を適切に抑制することができる。さらに、ドレインが最内周の隙間にブリッジして排気抵抗が増加する現象も無くすことができる。なお、この第２の熱交換部においては、第１の熱交換部とは異なり、燃焼ガスの流速の大幅な低下に起因して熱伝達率が大きく低下する不具合は少なく、燃焼ガスの流速を速めることよりも管体表面からドレインを適切に排除する方が、より高い熱交換効率を達成することができる。

本発明の第２の側面により提供される熱交換器は、周壁部を有する缶体と、この缶体の軸長方向に複数の隙間を介して並ぶ複数のループ部をそれぞれ有する複数のコイル状管体部を備え、かつこれら複数のコイル状管体部が略同心の重ね巻き状とされて前記缶体内に配されていることにより、それらの複数の隙間および複数のループ部は、前記軸長方向と交差する方向にも並んだ構成とされている熱交換用の水管と、前記複数のコイル状管体部の最外周部分と前記缶体の周壁部との間に形成された燃焼ガス通路と、前記複数のコイル状管体部の内方の空間領域を前記軸長方向において第１および第２の領域に仕切り、かつ前記複数のコイル状管体部を前記第１および第２の領域をそれぞれ囲んだ第１および第２の熱交換部に区分する仕切部材と、を具備しており、前記第１の領域に燃焼ガスが供給されたときには、その後この燃焼ガスが前記第１の熱交換部の複数の隙間を内周寄り部分から外周寄り部分に向けて通過して前記燃焼ガス通路に進行する過程において前記燃焼ガスから顕熱回収が可能であるとともに、前記燃焼ガス通路から前記第２の熱交換部の複数の隙間を外周寄り部分から内周寄り部分に向けて通過して前記第２の領域に進行する過程において前記燃焼ガスから潜熱回収が可能とされている、熱交換器であって、前記第２の熱交換部の最内周寄りに位置する複数の隙間は、それらの外周囲に位置する他の複数の隙間よりも前記軸長方向の幅が大きくされ、前記第２の熱交換部において潜熱回収に伴って発生したドレインの排除が促進可能な構成とされていることを特徴としている。

このような構成によれば、本発明の第１の側面により提供される熱交換器の第２の熱交換部について述べたのと同様に、潜熱回収に伴って発生するドレインを第２の熱交換部の管体表面から円滑に排除し、熱交換効率を高めることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数のコイル状管体部としては、３以上のコイル状管体部があり、これら３以上のコイル状管体部のうち、最内周寄りのコイル状管体部から最外周寄りのコイル状管体部に進むにしたがってそれらの複数の隙間の前記軸長方向の幅は順次小さくなるように構成されている。

このような構成によれば、第１の熱交換部の複数の隙間を燃焼ガスが通過する際の速度がその途中で大きく低下することをより適切に防止し得ることとなる。また、第２の熱交換部においては、最内周寄りの隙間に加えて、他の隙間についてもその幅を増大させることができるために、ドレインの排除がより促進される。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第１および第２の熱交換部のうち、少なくとも第１の熱交換部の複数の隙間は、それらの個々の周囲長と前記軸長方向の幅との積が略同一となるように形成されている。

このような構成によれば、少なくとも第１の熱交換部の最内周寄りの隙間から最外周寄りの隙間にわたっていずれの隙間についても、その開口面積は略同一となるために、燃焼ガスの流速が一定化される。その結果、熱伝達率を高めるのに最適となる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数のコイル状管体部としては、最内周に位置する第１のコイル状管体部と、この第１のコイル状管体部の外周囲に位置する複数の第２のコイル状管体部があり、前記第１のコイル状管体部は、前記複数の第２のコイル状管体部よりも大径であるとともに、前記複数の第２のコイル状管体部は、それらの複数の隙間の前記軸長方向における寸法および管径のそれぞれが略同一に揃えられている。

このような構成によれば、最内周の第１のコイル状管体部の管径が大きくされており、その内部を流通する湯水量が多くなる。一方、この第１のコイル状管体部は、燃焼ガスが最初に供給される第１の領域を直接囲む部分であり、最も熱を受け易い。したがって、燃焼ガスからの熱回収量を多くするのに好適となり、また湯水の沸騰も生じ難くなる。さらに、複数の第２のコイル状管体部は、それらの隙間の寸法および管径のそれぞれが略同一に揃えられているために、それらの寸法を相違させる場合と比較すると、それらの製造が容易となる。

本発明の第３の側面により提供される温水装置は、本発明の第１または第２の側面により提供される熱交換器と、この熱交換器の前記第１の領域に燃焼ガスを供給する燃焼器と、を備えていることを特徴としている。

このような構成によれば、本発明の第１または第２の側面により提供される熱交換器について述べたのと同様な効果が得られる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図４は、本発明が適用された温水装置の具体例としての給湯装置およびこれに関連する構成を示している。図１によく表われているように、本実施形態の給湯装置Ａは、燃焼器１、熱交換器Ｂ、底部ケーシング８０、および排気ダクト８１を備えている。

燃焼器１は、たとえば灯油または軽油などの燃料オイルを噴霧ノズル１４によって下向きに噴霧させて燃焼させる逆燃焼式のものである。噴霧ノズル１４から噴霧された噴霧燃料は、バーナ筒１１内において燃焼用空気と混合されてからその下方に吐出されて燃焼する。燃焼器１は、熱交換器Ｂ上に載設された缶体１０により覆われ、かつ支持されており、この缶体１０の外部から配管１２を介して燃料供給が行なわれるようになっている。缶体１０の上部には、燃焼器１に燃焼用空気を供給するための送風ファン１３およびこれを駆動するモータＭが設けられている。

熱交換器Ｂは、缶体２、複数（本実施形態においては計４本）の水管４Ａ〜４Ｄ、入水用ならびに出湯用の一対のヘッダ４９ａ，４９ｂ、および仕切部材６を備えている。

缶体２は、略円筒状の周壁部２０と、この周壁部２０の上部および下部に取り付けられた一対のカバー体２１Ａ，２１Ｂとを有しており、底部ケーシング８０上に載設されている。カバー体２１Ａは、バーナ筒１１の下部が進入する開口部２２Ａを形成している。カバー体２１Ｂは、複数の水管４Ａ〜４Ｄによって熱回収がなされた後の燃焼ガスを底部ケーシング８０内に導くための開口部２２Ｂを形成している。缶体２は、たとえばステンレス製であり、水管４Ａ〜４Ｄを利用して燃焼ガスから潜熱回収を行なった際に発生するドレインに起因して容易に腐食を生じないようにされている。燃焼ガスからの潜熱回収に伴って発生するドレインは、一般的には、燃焼ガス中の硫黄酸化物や窒素酸化物などを吸収したＰＨ３程度の強酸性となる。このようなことから、缶体２は耐酸性に優れた材質とされている。この点は、複数の水管４Ａ〜４Ｄなども同様であり、その材質はたとえばステンレスである。

複数の水管４Ａ〜４Ｄは、缶体２内に配されたコイル状管体部４０Ａ〜４０Ｄを備えている。それらのコイル状管体部４０Ａ〜４０Ｄは、いずれも螺旋状であって、一連に繋がった中空円形状のループ部４０ａが上下高さ方向に複数段に積層された構成を有している。ただし、これらのコイル状管体部４０Ａ〜４０Ｄは、巻き径が互いに相違しており、略同心の重ね巻き状に配置されている。本実施形態においては、複数の水管４Ａ〜４Ｄの管径が同一とされているが、後述する実施形態のように、それらの管径を相違させてもかまわない。複数のコイル状管体部４０Ａ〜４０Ｄの内方には、空間部３が形成されている。最外周のコイル状管体部４０Ｄと缶体２の周壁部２０との間には、燃焼ガス通路３２が形成されている。

複数のコイル状管体部４０Ａ〜４０Ｄの上下方向に隣り合うループ部４０ａの各間には、空間部３と燃焼ガス通路３２とを連通させる燃焼ガス通過用の隙間３１が形成されている。各隙間３１は、図３に示すように、各ループ部４０ａに偏平化された変形部４２を適当な間隔で複数箇所設けることにより形成されている。より具体的には、図４（ａ），（ｂ）に示すように、各ループ部４０ａは、管径Ｄ１の丸パイプを用いて形成されているが、その複数箇所には、上下方向の幅ｓ１が管径Ｄ１よりも大きくなるようにプレス加工されて、水平方向の幅ｓ２が管径Ｄ１よりも小さい偏平状の変形部４２が設けられている。この変形部４２どうしが当接していることにより、ループ部４０間のそれ以外の部分は隙間３１となっている。したがって、変形部の幅ｓ１を変更することにより、各隙間３１の上下方向の幅も適宜変更することが可能である。ただし、本発明では、各隙間３１を所望の寸法に設定する手段として、たとえば隣り合うループ部４０ａどうしの間に、スペーサを介装するといった手段を採用することもできる。

図２によく表われているように、複数の隙間３１の上下方向の幅は、最内周のコイル状管体部４０Ａにおいて最も大きな寸法とされ、最外周のコイル状管体部４０Ｄに向けて進むにしたがって徐々に小さくなっている。複数のコイル状管体部４０Ａ〜４０Ｄのそれぞれの隙間３１の上下方向の幅をｗ１〜ｗ４とし、またそれらのループ部４０ａの直径をｄ１〜ｄ４とすると、本実施形態においては、コイル状管体部４０Ａ〜４０Ｄの上下両端の一部分を除き、それらの略全体にわたって、次の式１’、式１の関係を略満たすように構成されている。
π・ｄ１・ｗ１＝π・ｄ２・ｗ２＝π・ｄ３・ｗ３＝π・ｄ４・ｗ４ （式１’）
故に、ｄ１・ｗ１＝ｄ２・ｗ２＝ｄ３・ｗ３＝ｄ４・ｗ４ （式１）

図１において、一対のヘッダ４９ａ，４９ｂは、複数のコイル状管体部４０Ａ〜４０Ｄの下端および上端に対してジョイント管４１を介して連結されている。ヘッダ４９ａには給水管（図示略）が接続され、この給水管から供給されてくる水道水などの水がコイル状管体部４０Ａ〜４０Ｄ内に供給される。ヘッダ４９ｂには出湯管（図示略）が接続され、コイル状管体部４０Ａ〜４０Ｄ内を通過して加熱された湯水は、この出湯管を介して所望の給湯先に送り出される。

仕切部材６は、たとえばステンレンス製であり、図２によく表われているように、上面部が窪んだ碗状または凹皿状に形成され、かつその上面がセラミックファイバなどの断熱材６８によって覆われた本体部６０、およびこの本体部６０の上部外周に連設された鍔部６１を有している。この仕切部材６は、鍔部６１を利用して最内周のコイル状管体部４０Ａに取り付けられており、空間部３の上下方向の中間部を塞いでいる。このことにより、空間部３は、第１および第２の領域３０ａ，３０ｂに仕切られている。また、複数のコイル状管体部４０Ａ〜４０Ｄは、第１および第２の領域３０ａ，３０ｂをそれぞれ囲む第１および第２の熱交換部ＨＴ１，ＨＴ２に区分されている。仕切部材６を前記したように碗状または凹皿状とすれば、燃焼室としての役割をも果たす第１の領域３０ａの容積を大きくとることができるなどの利点が得られる。

缶体２の底部のうち、周壁部２０の下部とカバー体２１Ｂの環状壁２２１との間の部分は、燃焼ガスからの潜熱回収に伴って水管４Ａ〜４Ｄから滴下してくるドレインを受けるためのドレイン受け部２６となっている。このドレイン受け部２６には、ドレイン用の排出口２６ａが設けられており、図１に示すように、この排出口２６ａに接続された配管２６ｂを介して外部にドレインが排出されるように構成されている。

底部ケーシング８０は、内部が空洞の略直方体のボックス状であり、この底部ケーシング８０上に熱交換器Ｂおよび排気ダクト８１が並ぶようにして載設されている。熱交換器Ｂの缶体２内を下向きに通過してきた燃焼ガスは、開口部８０ａからこの底部ケーシング８０内に流入した後に、他の開口部８０ｂから排気ダクト８１の底部開口部に対して上向きに進行するようになっている。排気ダクト８１内に流入した燃焼ガスは、その後排気口８１ａから排ガスとして外部に排出される。

次に、前記した給湯装置Ａの作用について説明する。

まず、燃焼器１を駆動させると、空間部３の第１の領域３０ａ内に燃焼ガスが供給され、この燃焼ガスは下向きに進行して仕切部材６の上面部に衝突し、それよりも下方に進行することが阻止される。すると、前記燃焼ガスは、第１の領域３０ａ内において図面の矢印に示すように一定の経路で循環しつつ、第１の熱交換部ＨＴ１の複数の隙間３１を通過して燃焼ガス通路３２に流入していく。この過程において、第１の熱交換部ＨＴ１は、前記燃焼ガスから熱回収を行なう。前記燃焼ガスは、最内周のコイル状管体部４０Ａの隙間３１から最外周のコイル状管体部４０Ｄの隙間３１に向けて進行するが、既述したとおり、複数の隙間３１は、上下方向の幅ｗ１〜ｗ４が内周寄りほど大きくされ、それらの開口面積は略同一に揃えられている。したがって、複数の隙間３１を通過する際の燃焼ガスの流速は、略等速となり、大幅な流速低下は生じない。その結果、第１の熱交換部ＨＴ１の熱交換効率が燃焼ガスの流速低下に起因して大きく低下することを防止し、この第１の熱交換部ＨＴ１の小サイズ化を図りつつ、前記燃焼ガスから顕熱を適切に回収することが可能となる。

次いで、前記燃焼ガスは、燃焼ガス通路３２を下向きに進行した後に、第２の熱交換部ＨＴ２の複数の隙間３１を通過して第２の領域３０ｂに流入する。この過程において、第２の熱交換部ＨＴ２は、前記燃焼ガスから潜熱を回収する。この潜熱回収に伴って第２の熱交換部ＨＴ２の管体表面には、多くのドレインが発生する。前記燃焼ガスは、前述した第１の熱交換部ＨＴ１の場合とは異なり、第２の熱交換部ＨＴ２の複数の隙間３１に対しては、最外周のコイル状管体部４０Ｄから最内周のコイル状管体部４０Ａに向けて進行する。一方、複数の隙間３１の幅ｗ１〜ｗ４は、内周寄りほど大きくなっており、燃焼ガスの進行方向に進むにしたがって徐々に大きくなっている。このため、燃焼ガスは、管体表面に発生しているドレインを隙間の幅が大きい方に流れさせることとなり、最内周に位置して最も大きな幅ｗ１に形成されたコイル状管体部４０Ａから第２の領域３０ｂにドレインを流れ落とす効果が得られる。とくに、燃焼ガスの温度は、外周寄りの隙間３１から内周寄りの隙間３１に進むにしたがって徐々に低下していくために、ドレインの発生量は第２の熱交換部ＨＴ２の外周寄り領域よりも内周寄り領域に進むほど多くなる。これに対し、複数の隙間３１は、そのようにドレインの発生量が多くなる部分ほど、幅が大きくなっているために、発生したドレインの排除がより促進される効果が得られる。このようなことから、第２の熱交換部ＨＴ２の管体表面の広い領域が多くのドレインによって覆われて燃焼ガスからの熱伝達が妨げられる不具合が適切に抑制される。その結果、この第２の熱交換部ＨＴ２においても、熱交換効率を高めることができ、小サイズ化を図りつつ多くの潜熱回収が可能となる。また、燃焼ガスの進行方向に進むにしたがって隙間３１の幅が拡大していれば、複数の隙間３１の各所においてドレインが水膜状にブリッジして排気抵抗が増大することも適切に抑制される。第２の熱交換部ＨＴ２から下方に落下したドレインは、ドレイン受け部２６によって受けられてから排出口２６ａおよび配管６２ｂを経て外部に排出される。

なお、第２の熱交換部ＨＴ２の複数の隙間３１も、第１の熱交換部ＨＴ１の複数の隙間３１と同様に、外周寄り部分から内周寄り部分にかけてそれらの開口面積は略同一に揃えられている。したがって、第２の熱交換部ＨＴ２の複数の隙間３１を通過する際の燃焼ガスの流速も、略等速となり、大幅な流速低下はない。なお、第２の熱交換部ＨＴ２においては、本実施形態とは異なり、内周寄りの隙間３１の幅を大きくすることに起因して仮に燃焼ガスの流速がやや減速する現象を生じたとしても、ドレインの排除によって熱伝達率を高める方が熱交換効率を向上させるのに有効である。

図５は、本発明の他の実施形態を示している。これらの図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付している。

図５に示す実施形態においては、水管４Ａ’と他の水管４Ｂ〜４Ｄとは、それらの管径が相違しており、最内周に位置するコイル状管体部４０Ａ’は、他のコイル状管体部４０Ｂ〜４０Ｄと比較して、その管径が大きく、かつ各隙間３１の上下方向の幅ｗ５も大きくされている。他のコイル状管体部４０Ｂ〜４０Ｄのそれぞれの管径、および各隙間３１の幅ｗ６は、略同一に揃えられている。なお、コイル状管体部４０Ａ',４０Ｂ〜４０Ｄは、前記実施形態と同様に、第１および第２の熱交換部ＨＴ１，ＨＴ２に区分されている。

本実施形態においては、複数のコイル状管体部４０Ｂ〜４０Ｄの各隙間３１の幅ｗ６が同一であり、これらの部分の開口面積は略同一に揃えられた構成とはされていない。しかし、最内周のコイル状管体部４０Ａ’の隙間３１は、他のコイル状管体部４０Ｂ〜４０Ｄの隙間３１よりも幅広であるために、燃焼ガスが第１の熱交換部ＨＴ１をその内方から外方に向けて通過する速度が大きく低下することは適切に抑制される。また、第２の熱交換部ＨＴ２において発生したドレインは、最内周のコイル状管体部４０Ａ’の各隙間３１から第２の領域３０ｂに向けて円滑に排除される。とくに、燃焼ガスの進行方向最下流において最も多くのドレインが発生し得る箇所においてそのドレインが円滑に排除される効果も得られる。本実施形態から理解されるように、本発明においては、複数のコイル状管体部のそれぞれの隙間の幅を、最内周から最外周に進むにしたがって順次小さくすることなく、最内周の隙間のみが他の隙間よりも大きくされた構成とすることもできる。

また、前記実施形態によれば、コイル状管体部４０Ａ’の管径が大きく、内部の湯水流量が多い。その一方、このコイル状管体部４０Ａ’は、缶体２内のうち、燃焼ガス温度が最も高い第１の領域３０ａを直接囲んでいるために、湯水による熱回収量を多くすることができる。また、湯水の沸騰を防止するのにも好適となる。これに対し、他のコイル状管体部４０Ｂ〜４０Ｄについては、それらの管径および隙間ｗ６の幅が揃えられているために、これらの値を相違させる場合と比較すると、製造が容易化され、低コスト化を図ることができる。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る熱交換器、および温水装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

本発明の熱交換器においては、好ましくは、第１および第２の熱交換部のそれぞれの最内周の隙間を他の隙間よりも大きくした構成とされる。ただし、第２の熱交換部のみがそのような構成とされ、かつ第１の熱交換部については従来技術と同様な構成とすることも可能である。このような態様によっても、従来技術と比較して、熱交換効率をかなり高めることが可能であり、このような態様も発明の技術的範囲に包摂される。

コイル状管体部は、複数であればよく、その具体的な本数は任意に選択可能である。各コイル状管体部のループ部は、中空円形状に限らず、たとえば中空矩形状にすることもできる。缶体についても、各コイル状管体部の形状に対応させるなどしてたとえば矩形筒状に形成することもできる。燃焼器としては、オイル燃焼器の他に、ガス燃焼器などを用いることができる。燃焼器の燃焼方式は、燃焼ガスを燃焼器の下方に進行させる逆燃方式に代えて、たとえば燃焼ガスを上方に進行させる正燃式や、横向きなどに進行させる方式とすることもできる。

本発明でいう温水装置とは、湯を生成する機能を備えた装置の意であり、一般給湯用、風呂給湯用、暖房用、あるいは融雪用などの各種の給湯装置、および給湯以外に用いられる湯を生成する装置を含む。

本発明が適用された給湯装置の一例を示す概略断面図である。 図１に示す給湯装置の要部断面図である。 図２のIII−III概略断面図である。 (ａ)は、図１〜図３に示された給湯装置の水管のコイル状管体部の側面説明図であり、(ｂ)は、(ａ)のIV−IV断面図である。 本発明が適用された給湯装置の他の例を示す要部断面図である。

符号の説明

Ａ 給湯装置（温水装置）
Ｂ 熱交換器
ＨＴ１ 第１の熱交換部
ＨＴ２ 第２の熱交換部
１ 燃焼器
２ 缶体（熱交換器の）
３ 空間部（コイル状管体部の内方の空間領域）
４Ａ〜４Ｄ 水管
６ 仕切部材
３０ａ 第１の領域
３０ｂ 第２の領域
３１ 隙間
３２ 燃焼ガス通路
４０ａ ループ部
４０Ａ〜４０Ｄ コイル状管体部

Claims (6)

1. 周壁部を有する缶体と、
   この缶体の軸長方向に複数の隙間を介して並ぶ複数のループ部をそれぞれ有する複数のコイル状管体部を備え、かつこれら複数のコイル状管体部が略同心の重ね巻き状とされて前記缶体内に配されていることにより、それらの複数の隙間および複数のループ部は、前記軸長方向と交差する方向にも並んだ構成とされている熱交換用の水管と、
   前記複数のコイル状管体部の最外周部分と前記缶体の周壁部との間に形成された燃焼ガス通路と、
   前記複数のコイル状管体部の内方の空間領域を前記軸長方向において第１および第２の領域に仕切り、かつ前記複数のコイル状管体部を前記第１および第２の領域をそれぞれ囲んだ第１および第２の熱交換部に区分する仕切部材と、を具備しており、
   前記第１の領域に燃焼ガスが供給されたときには、その後この燃焼ガスが前記第１の熱交換部の複数の隙間を内周寄り部分から外周寄り部分に向けて通過して前記燃焼ガス通路に進行する過程において前記燃焼ガスから顕熱回収が可能であるとともに、前記燃焼ガス通路から前記第２の熱交換部の複数の隙間を外周寄り部分から内周寄り部分に向けて通過して前記第２の領域に進行する過程において前記燃焼ガスから潜熱回収が可能とされている、熱交換器であって、
   前記第１および第２の熱交換部のそれぞれの最内周寄りに位置する複数の隙間は、それらの外周囲に位置する他の複数の隙間よりも前記軸長方向の幅が大きくされ、前記第１の熱交換部の複数の隙間を通過する燃焼ガスの流速低下が抑制される一方、前記第２の熱交換部において潜熱回収に伴って発生したドレインの排除が促進可能な構成とされていることを特徴とする、熱交換器。
2. 周壁部を有する缶体と、
   この缶体の軸長方向に複数の隙間を介して並ぶ複数のループ部をそれぞれ有する複数のコイル状管体部を備え、かつこれら複数のコイル状管体部が略同心の重ね巻き状とされて前記缶体内に配されていることにより、それらの複数の隙間および複数のループ部は、前記軸長方向と交差する方向にも並んだ構成とされている熱交換用の水管と、
   前記複数のコイル状管体部の最外周部分と前記缶体の周壁部との間に形成された燃焼ガス通路と、
   前記複数のコイル状管体部の内方の空間領域を前記軸長方向において第１および第２の領域に仕切り、かつ前記複数のコイル状管体部を前記第１および第２の領域をそれぞれ囲んだ第１および第２の熱交換部に区分する仕切部材と、を具備しており、
   前記第１の領域に燃焼ガスが供給されたときには、その後この燃焼ガスが前記第１の熱交換部の複数の隙間を内周寄り部分から外周寄り部分に向けて通過して前記燃焼ガス通路に進行する過程において前記燃焼ガスから顕熱回収が可能であるとともに、前記燃焼ガス通路から前記第２の熱交換部の複数の隙間を外周寄り部分から内周寄り部分に向けて通過して前記第２の領域に進行する過程において前記燃焼ガスから潜熱回収が可能とされている、熱交換器であって、
   前記第２の熱交換部の最内周寄りに位置する複数の隙間は、それらの外周囲に位置する他の複数の隙間よりも前記軸長方向の幅が大きくされ、前記第２の熱交換部において潜熱回収に伴って発生したドレインの排除が促進可能な構成とされていることを特徴とする、熱交換器。
3. 前記複数のコイル状管体部としては、３以上のコイル状管体部があり、
   これら３以上のコイル状管体部のうち、最内周寄りのコイル状管体部から最外周寄りのコイル状管体部に進むにしたがってそれらの複数の隙間の前記軸長方向の幅は順次小さくなるように構成されている、請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記第１および第２の熱交換部のうち、少なくとも第１の熱交換部の複数の隙間は、それらの個々の周囲長と前記軸長方向の幅との積が略同一となるように形成されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交換器。
5. 前記複数のコイル状管体部としては、最内周に位置する第１のコイル状管体部と、この第１のコイル状管体部の外周囲に位置する複数の第２のコイル状管体部があり、前記第１のコイル状管体部は、前記複数の第２のコイル状管体部よりも大径であるとともに、前記複数の第２のコイル状管体部は、それらの複数の隙間の前記軸長方向における寸法および管径のそれぞれが略同一に揃えられている、請求項１または２に記載の熱交換器。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の熱交換器と、この熱交換器の前記第１の領域に燃焼ガスを供給する燃焼器と、を備えていることを特徴とする、温水装置。

Images